Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН совместно с французскими коллегами синтезировали наночастицы из сверхчистого кремния, обладающие свойством эффективной фотолюминесценции и способные беспрепятственно проникать в клетки. Такие частицы можно использовать в качестве светящихся маркеров при ранней диагностике рака, а также при терапии этого заболевания. Статья ученых опубликована в журнале Scientific Reports.
Ученые использовали метод лазерной абляции, при котором происходит выбивание лазерным лучом из мишени атомов и их соединение между собой в нанокристалл. При этом атомы необходимо было разогреть, чтобы стимулировать кристаллизацию, причем на очень короткое время. Для этого ученые использовали короткие импульсы лазерного излучения высокой интенсивности.
Они не только выбивали атомы из кремниевой мишени, но и ионизировали их. Вылетевшие из них электроны приводили к ионизации атомов гелия, в атмосфере которого все это происходило. «На очень короткое время, исчисляемое наносекундами, возникало что-то вроде микроволновки, формировались условия лазерной плазмы, которые позволяли атомам спекаться в сферические наночастицы-кристаллы. Эти шарики падали на поверхность, где собирались в виде рыхлого слоя, который впоследствии можно легко диспергировать в воде», — пояснил профессор МГУ Виктор Тимошенко.
Эти наночастицы имели шарообразную форму и были как раз того размера (2-4 нанометра в диаметре), который обеспечивает кремнию эффективную фотолюминесценцию. В отличие от наночастиц, полученных химическим травлением, они были лишены токсичных добавок. И что самое главное, как показали проведенные биологические эксперименты, они могли легко проникать в клетки. При этом, в зависимости от типа, раковые клетки обычно поглощают наночастицы на 20-30 процентов эффективнее, чем здоровые, и уже на этом может быть основана диагностика рака на ранней стадии его развития.
К поверхности наночастиц также можно прикреплять различные характерные вещества или группы биомолекул, позволяющие нацеливать их на проникновение именно в раковые клетки и тем самым увеличивать эффективность диагностики. По словам В. Тимошенко, в будущем к полученным наночастицам можно будет также прикреплять лекарственные вещества, что позволит не только распознать раковую опухоль, но и вести локальную химио- или радиотерапию на клеточном уровне.
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
